这需要大量的能量储存清理电网。当阳光明媚和风吹时，这种储存将吸收多余的可再生能源。然后，储能系统将在可再生能源产量低的时期释放这些能量，而这正是电网最需要能源的时候。
通过储存能量以备以后使用，能源储存有助于保持电网的可靠性。但随着我们向主要依靠清洁能源和储能运行的电网过渡，电网运营商必须确定储能能在多大程度上确保电网的可靠性。把这个弄对很重要，因为高估了储能对电网可靠性的贡献可能会危及电网可靠性，但另一方面，低估了这些贡献可能会抑制对储能资源的投资，并减缓向更清洁电网的过渡。
在一个以前的博客，我解释说，许多电网运营商和公用事业公司使用一种称为有效承载能力(ELCC)来确定可再生能源的可靠性贡献。让我们深入探讨ELCC在能源存储中的应用，这对于理解能源存储的前景和局限性至关重要。
能量储存和可靠性:测量很重要
衡量电网的可靠性贡献，通常称为可靠性贡献能力的贡献这并不简单，但至关重要。全国电网运营商使用资源充足确保在电力需求最高的时候有足够的电力供应来维持照明的计划。资源的容量贡献决定了该资源在资源充分性要求中的占比，以及资源所有者获得的报酬。
由于电池和抽水水电等资源是有限的，因此在储能方面确定容量贡献非常棘手;它们只能容纳这么多能量。就像你的手机或无线扬声器一样，当能量存储资源耗尽所有能量时，它就会停止工作，至少在重新充电之前是这样。因此，决定储能容量贡献的关键因素之一是持续时间，即存储器能够以其额定功率容量放电的时间长度。例如，如果额定功率为100兆瓦的电池能够连续4小时以全容量(100兆瓦)放电，则该电池的持续时间为4小时。的更彻底的解释额定功率，能量的能力,持续时间,请参阅在这里)。
目前，大多数电网运营商并没有实际计算储能的容量贡献。它们只是有一些通用规则，根据存储的持续时间来确定存储容量的贡献。
例如,加州资源充足计划(由加州公共事业委员会运营)有一个规则，能源存储资源必须至少有一个4小时的时间使其容量贡献与额定功率容量相匹配。另一方面，PJM (the电网运营商在美国东部的大部分地区)曾经有一个规则，即能源存储必须至少有一个10个小时的时间的容量贡献，以匹配其额定功率容量(但PJM现在是过渡到一个新的框架这依赖于ELCC计算)。
这些基于储能持续时间的硬性规则是量化储能容量贡献的粗略方法。现在，我们在向清洁、现代电网的过渡中更进一步，随着越来越多的储能系统投入使用，电网运营商需要一种更复杂的方法来计算储能系统的容量贡献。
进入深得。
ELCC和能量存储的基础知识
在我上一篇博文我解释说，ELCC的核心是衡量资源在电网最有可能出现电力短缺时产生能源的能力。无论是评估可再生能源(如风能和太阳能)还是能源存储，这都是正确的。然而，ELCC在储能方面的应用有一个重要的不同之处。
与风能和太阳能不同，能源储存是可调度的。这意味着储能系统可以在任何时候(只要充电)向电网放电。总的来说，这使得能源存储的ELCC远远高于可再生能源，因为你可以选择在电网最有可能出现电力短缺的时候调度能源储存。
然而，能量储存仍然受到其持续时间的限制。例如，如果电网面临连续6个小时的高负荷，并且可能出现电力短缺，2小时电池仍将有助于确保电网的可靠性，但由于该电池无法在所有6小时内以额定功率放电，其ELCC(及其容量贡献)将仅为其额定功率容量的一小部分。
考虑到这些基础知识，有一大堆因素会影响能源存储的ELCC，例如电网上的存储量、存储持续时间、负载/发电资源的基础组合、其他资源上线;这样的例子不胜枚举。
让我们再深入研究一下这些问题。(我知道，我知道——我们现在真的陷入了困境。坚持住!我从没说过清理电网会很容易…)
随着更多的能源存储上线，ELCC下降
就像风能和太阳能这样的可再生能源一样，你向电网添加的电量越多，储能的ELCC就越低。下面是对这种现象的一个很好的说明ELCC的E3白皮书．
从本质上讲，4小时的存储可以很好地确保电网在高峰负载期间的可靠性，并且对于添加到电网的第一部分存储，其ELCC相当高(在本例中为86%)。然而，这种存储的增加分散了电网最有可能面临电力短缺的时间，在这一点上，额外的4小时存储并不能有效地确保电网的可靠性。因此，其ELCC开始相当迅速地下降。
持续时间较长的存储表现更好，但其ELCC仍在下降
现在，您可能会想，“长时间存储会更好吗?”答案是肯定的，但它的ELCC最终也会下降。
下面的图表，来自E3研究对深度脱碳的加州电网的可靠性要求进行了研究，结果表明，10小时的存储比4小时的存储具有更高的ELCC值，特别是在储能穿透较低的情况下。但无论持续时间如何，当你向电网添加足够多的电量时，储能的ELCC最终会下降。
关于ELCC减少现象，需要注意的重要一点是，从大局来看，它不会发生得那么快。根据这项研究，只有当加州增加了真正大量的能源存储时，储能的ELCC才开始在低水平持平——大约40千兆瓦超过十次今天电网上的数量。这意味着能源存储可以在确保电网可靠性方面发挥很大作用，但也有限制。
还有一件事我应该说，10小时的储存时间仍然是相对较短的。如果这项技术能够用于一周、一个月或季节性的能源存储，那么这些长期存储资源的ELCC可能会高得多，下降得更慢。
电网的其余部分影响储能的ELCC
大量的外部因素在决定储能的ELCC方面起着重要作用。例如，电力需求的形状和电网中其他资源的类型/特征都是关键考虑因素。
例如，在全国不同地区，4小时储能实际上会有不同的ELCC值，因为不同地方的电网是如此不同(就负荷分布和发电组合而言)。下图显示，在太平洋西北地区，4小时储能的ELCC下降得比全国其他地区快得多。图表的创造者解释这种急剧的下降是由于太平洋西北地区水力资源丰富的电网——增加4小时的储能对电网的可靠性没有多大帮助，因为水力发电系统中有太多现有的储能。
可再生资源可以提高存储的ELCC
有趣的是，将可再生能源加入电网实际上可以提高能源存储的ELCC。在一项研究中，NREL的研究人员绘制了加州太阳能穿透率与ELCC为100%的4小时储能量之间的关系(见下文)。
这个例子很吸引人，因为直到11%的太阳能渗透率，实际上是太阳能减少了储能电网可靠性值。但在较高的穿透率下，太阳能提供了巨大的推动力。(这是一个很好的“多样性利益”的例子，在我之前的博客)。这项研究的作者解释这个现象通过观察，在较低的穿透率下，太阳能实际上使净负载形状变平，但在较高的穿透率下，太阳能使净负载形状“峰值”，这提高了短时间储能的ELCC。
为什么所有这些都很重要?
随着我们向更清洁的电网过渡，能源存储将在确保电网可靠性方面发挥巨大作用。加州和全国各地的电网运营商和监管机构面临的挑战将是确定储能对电网可靠性的贡献到底有多大。风险很大，因为如果做错了，要么会危及电网的可靠性，要么会扼杀能源储存方面的投资，从而减缓向清洁电网的过渡。为了确保储能投资继续以快速脱碳所需的速度进行，ELCC方法应以一种为投资者提供稳定性的方式应用，以一致、可预测的方式评估储能的容量贡献。
同时，ELCC在能源储存上的应用也告诉我们，能源储存能带我们走多远(短持续时间)是有限制的。为了成功地过渡到一个完全依靠清洁电力运行的电网，能源存储将非常有帮助，但我们最终需要投资其他类型的资源来支持电网的可靠性。
总之，应用利高是量化储能对电网可靠性贡献并充分了解其局限性的一种方法。向清洁电力的过渡是不可能成功的，除非我们能够刺激清洁能源投资，保持照明，而ELCC(可再生能源和能源存储)的周到应用恰好有助于做到这一点。